电气化铁路孔内装H型钢柱的测量及计算

1、新建电气化铁路孔内装H型钢柱的测量及计算中铁11局电务公司电气化事业部 吴昊目前，国内高速客运专线铁路建设方兴未艾，各开工项目均呈现工期压力大、各专业交叉施工、站前站后同步推进的特点。这要求接触网施工单位必须突破一贯受站前单位进度的限制，不等不靠，尽可能的掌握站前单位施工数据并能转化为指导我专业精准、超前施工的技术依据。鉴于高速客运专线普遍采用孔内装H型钢柱，使得在站前单位上碴铺轨前完成H型钢柱立杆整正具有极其重要的战略意义。本套技术中，孔内装H型钢柱测量计算方法从源头入手、彻底掌握站前单位技术原理，我方根据其设计技术参数提前拿出全线轨面数据，在与站前设计施工单位核实后完成H型钢柱订购。本技术

2、方法在合宁线施工中得到普遍采用，实践证明在施工中达到了施工精准、调整量小的功效。一、新技术的理论和方法针对新线接触网受站前施工进度影响大的困难，研发了新建电气化铁路孔内装H型钢柱测量计算方法，对缩短工期、提高施工精度、确保工程质量，节省施工成本具有重要作用。1、孔内装H型钢柱测量计算原理H型钢柱支持结构采用孔内装配有连接牢固、施工方便且视觉美观大方的优点（见图2），其测量计算精度高，对后期网上工序的施工质量影响大。合宁线是全国第一个全线采用孔内装H型钢柱的项目，钢柱基础是无接触网施工经验的站前单位负责施工，且铺架单位尚未进场作业，更无从为我方提供轨面计算成果的情况下，我方突破站前单位进度的限制

3、超前施工，前期测量计算工作非常重要。其操作原理如下图所示: 图1 孔内装H型钢柱测量计算原理图图中，h值为基础面到轨平面连线中点垂直距离，由施工单位向厂家提供准确数据，误差控制在50mm范围内。Hs为基础面标高，Hg为支柱处轨面标高，由次示意图可知：h=Hg-Hs 公式（1）故孔内装H型钢柱的技术难点即在于确定两个参数：基础面标高与轨面标高。 图2 孔内装H型钢柱示意图2、基础面标高测量计算由于H型钢柱基础不是我方施工，我方需对站前施工的基础进行全面测量以计算出基础面标高。测量以站前所交控制点为根据采用水准仪对H型钢柱基础逐个抄平，为保证测量精度，要求每一公里范围内分段闭合，消除累积误差。测量

4、原理如图3： 图3 基础面测量原理图上图中，控制点标高为全线施工单位共用的数据，根据合宁公司下发的控制点里程标高可在铁路沿线查得，各控制点标高为已知数据。则：Hs1=H+L1-L2 公式（2） Hs2=H+L1-L3转镜后基础面标高为： Hs(n)=Hs(n-1)+Lz-Ln 公式（3）其中，Lz为转镜后对前一基础面的高程；Ln为转镜后基础面的高程。以此测量方法从区间/站场起始控制点起测，到下一控制点处测量该控制点高程，校核此前测量数据，确定闭合后继续往下测量，若误差超过20mm则以新的控制点标高为起始往下测量。以此类推。该区间/站场测量完成后整理数据，计算每一基础面标高，一般用EXCEL电子

5、表格编辑公式代替人工计算。公式参照公式（2）、（3）。如下图所示： 图4 基础面标高计算表3、轨面标高计算以合宁公司提供的线路纵断面图为蓝本计算支柱处轨面标高，其理论依据是铁道线路的基本线性特征和特殊区段竖曲线特性。根据合宁铁路的设计标准，变坡点坡度差大于3时候以圆曲线型竖曲线连接。竖曲线是为了缓和纵断面上坡度的突然变化,设置在变坡点处、平滑连接两相邻坡段的竖向曲线。其示意图如下: 图5 轨面纵断面（含竖曲线）示意图图中，i1、i2分别为两相邻坡段坡度，Tsh为竖曲线切线长，Tu为支柱里程与相邻切点的里程差，Esh为外矢距高度，即变坡点轨面线性标高与对应里程竖曲线标高的高程。Eu为竖曲线范围内

6、任意点轨面线性标高与对应里程竖曲线标高的高程。根据铁路线路设计规范的规定和竖曲线的特性TSH=Rshi/2000公式（4）竖曲线长度Ksh=2TSH公式（5）其中，Rsh为竖曲线的曲线半径；i为相邻坡度坡度差的绝对值。由此两公式可以确定竖曲线的范围，即前切点里程=变坡点里程-TSH 公式（6）后切点里程=变坡点里程+TSH 公式（7）竖曲线外矢矩Esh=T2sh/2RSH公式（8）Eu=T2u/2RSH变坡点处的线路轨面标高即为变坡点的设计线性高程减去（凸形变坡点）或加上（凹形变坡点）外矢距高度。而竖曲线内任意点轨面标高则为该点设计线性高程减去（凸形变坡点）或加上（凹形变坡点）外矢距高度。非竖

7、曲线区段支柱处轨面标高根据坡度线性变化：Hg=断点里程标高+i（支柱里程-断点里程）公式（9）根据以上分析，得到轨面标高的精确计算方法，并可用EXCEL电子表格编辑公式批量处理数据。在此过程中，需注意以下几点：计算前应根据控制点里程核对接触网支柱里程；纵断面图中有长链、短链的区段应对公式（9）修正，支柱到断点的实际距离计算为里程差减长链长度（或加短链长度）。全线计算完成后请站前设计、施工单位确认数据。计算界面如下图: 图6 轨面标高计算表轨面计算完成后即可计算孔内装H型钢柱的轨地高程（h值）。同样可以利用EXCEL处理繁多的计算数据，并对h值分阶段选用。计算界面如下：如此，结合支柱类型则可向生产厂家下单订购孔内装H型钢柱。二、效益分析这套孔内装H型钢柱测量计算方法的应用，特别是在新线施工中能保证支持装置安装一次到位、结构